Desenvolvimento de um intestine-on-a-chip utilizando materiais termoplásticos para simulação de barreiras epiteliais e endoteliais

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Lima, Amanda Maciel
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: intestine-on-a-chip; organ-on-a-chip; barreira epitelial-endotelial; epithelial-endothelial barrier; força de cisalhamento fluídica; materiais termoplásticos; shear fluid force; thermoplastic materials
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75133/tde-18022025-140034/

Os dispositivos organ-on-a-chip (OoC) são plataformas microfluídicas projetadas para replicar com acurácia a microarquitetura e as funções fisiológicas de órgãos humanos em estudos in vitro. Esses sistemas são essenciais na pesquisa e desenvolvimento de fármacos, especialmente na fase pré-clínica, focada nos processos farmacocinéticos de Absorção, Distribuição, Metabolismo e Eliminação (ADME). O processo de absorção, mediado pelos sistemas intestinais, apresenta desafios significativos para a simulação fisiologicamente relevante em plataformas estáticas, como os modelos de cultura celular em Transwell. Nesse contexto, os dispositivos intestine-on-a-chip (IoC) surgem como uma solução inovadora, permitindo a replicação mais fiel das condições fisiológicas do intestino em estudos in vitro. Embora, o elastômero Polidimetilsiloxano (PDMS) seja amplamente utilizado na fabricação de protótipos de OoC, sua aplicação em simulações farmacológicas é limitada devido à sua tendência de adsorver moléculas hidrofóbicas, o que compromete os resultados. Diante disso, o uso de materiais termoplásticos e técnicas de corte a laser tem se mostrado uma alternativa mais viável e eficaz para o desenvolvimento desses dispositivos. Neste trabalho, foram desenvolvidos dois protótipos de intestine-on-a-chip (IoC) utilizando diferentes combinações de fitas adesivas dupla-face para unir camadas de materiais termoplásticos, como polimetilmetacrilato (PMMA) e poliéster (PET), cortadas a laser de CO2. Os dispositivos IoC-1 e IoC-2 desenvolvidos apresentaram um custo 1,5 vezes menor em comparação aos modelos fabricados com PDMS. O IoC-2 demonstrou biocompatibilidade, e seus parâmetros microfluídicos foram otimizados por simulações de Dinâmica de Fluidos Computacional, evidenciando uma distribuição eficiente da velocidade e da tensão de cisalhamento com uma vazão de 8,0 µLmin-1. Embora a co-cultura de células Caco-2 e HUVEC não tenha formado monocamadas completas sob cisalhamento de 1,5 × 102 dinacm-2, o IoC-2 demonstrou potencial para promover a propagação celular e a formação de barreiras teciduais, oferecendo uma alternativa promissora aos modelos tradicionais ao proporcionar maior relevância fisiológica.